Способы сварки труб: описание технологий и правил

О чем речь? Существуют различные способы сварки труб. Технология выбирается в зависимости от диаметра и толщины стенок. Наиболее распространенными являются ручная электродуговая и газовая сварки.

Что учесть? Не менее популярны механический, термический, термомеханический методы соединения труб. Вне зависимости от выбранного способа перед началом работ кромки должны быть правильно подготовлены, а сварка выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ.

Способы и особенности электродуговой сварки труб

Основные способы сварки труб включают несколько методов, выбор которых зависит от типа изделий и условий их эксплуатации:

• Стыковой метод – торцы деталей располагаются строго напротив друг друга. Этот способ применяется для прямолинейных участков трубопроводов.
• Тавровое соединение (сварка в «Т») – используется для врезки ответвлений: одна труба присоединяется к другой под прямым углом, формируя Т-образный узел.

Фото: kamontad123 / Freepik

• Соединение внахлест – актуально при несовпадении диаметров или деформациях. Один край трубы развальцовывают (расширяют специальным инструментом), после чего надевают на другую трубу. Обеспечивает повышенную герметичность.
• Угловая сварка – детали соединяют под заданным углом (45°, 60°, 90°). Часто применяется в каркасных конструкциях и сложных инженерных системах.

Способы сварки металлических труб и виды швов выбираются в зависимости от расположения последних относительно пространства и элементов. Горизонтальные швы используют для вертикально расположенных деталей, а вертикальные – для участков, где трубы расположены горизонтально.

В этих случаях швы имеют свои особенности. При потолочной сварке электрод нужно расположить снизу, под деталью, которая находится над головой мастера. При потолочной сварке работы выполняются внизу, поэтому специалисту приходится наклоняться к месту соединения, поэтому электроды ведут под углом.

В первую очередь трубы необходимо закрепить так, чтобы во время сварки они не смещались в стороны и не деформировались под давлением электрода.

Шов должен быть сплошным и непрерывным. Для этого электрод не отрывают от поверхности в процессе работы. Однако для труб, имеющих большой диаметр, такой шов сделать невозможно. В этом случае применяют многослойную сварку. Количество слоев зависит от толщины стенок.

Обычно для труб с толщиной стенок до 6 мм достаточно двух слоев, от 6 до 12 мм – трех, а при показателе свыше 12 мм – требуется четыре и более слоя. Новый слой шва можно наносить только после проверки предыдущего. Сваренный материал должен полностью остыть, чтобы можно было выявить возможные дефекты.

Для труб с толщиной стенок более 4 мм используют коренной шов, который полностью заполняет стык, не оставляя излишков металла на поверхности. Альтернативой является валковое соединение, при котором над швом формируется валик высотой около 3 мм.

Все способы сварки труб отопления предполагают, что перед началом работы вода будет перекрыта и слита из системы, поскольку электрическая сварка деталей с водой внутри невозможна. После завершения процесса проводят проверочный запуск, чтобы убедиться в герметичности шва.

Газовая сварка труб

Существует два основных способа газовой сварки труб. Подготовка в обоих случаях одинакова:

• Поверхности деталей очищают, чтобы убрать любые загрязнения и жир.
• Кромки труб обрабатывают. Если толщина стенок превышает 3,5 мм, выполняют скашивание кромок, так как без этого трудно обеспечить равномерный прогрев толстого металла. Для тонкостенных труб скашивание не требуется.

Способы газовой сварки металлических труб отличаются по методу нанесения шва:

• Шов наносится слева направо. При таком нанесении горелка нагревает уже готовую часть элемента, проволоку перемещают вслед за пламенем. Этот метод позволяет выполнить работы быстрее и снижает расход газа. Такой способ подходит для труб, толщина которых начинается от 5 мм.
• Шов наносится справа налево. Горелка прогревает участки, которые еще не соединены, а проволока движется впереди пламени. Такой способ занимает больше времени, а расход газа выше, но шов получается более аккуратным. Используется для тонкостенных труб.

Не менее распространенные способы сварки труб

Существует еще одна классификация способов сварки, которая основана на типе воздействия на материал:

• Механический. Соединение происходит под давлением. Механическая энергия преобразуется в тепловую, что приводит к оплавлению металла. Примеры: диффузионная сварка в вакууме, ультразвуковая сварка, соединение методом взрыва.
• Термический. Нагрев металла создает связь между атомами. Источниками энергии служат электрический ток, электродуга, излучение или открытое пламя. Края деталей расплавляются, образуя ванну из жидкого металла. Примеры: ручная электродуговая сварка, сварка под флюсом, в среде защитных газов, газовая и электрошлаковая сварка.
• Комбинированный термомеханический. Метод, сочетающий нагрев и давление.

К методам сварки, выполняемым с использованием давления, относятся холодная, газопрессовая, прессовая, термитная, контактная сварка, сварка трением и ультразвуковая.

Эти способы сварки подходят для профильных труб и других типов материала.

Правила сварки стальных труб

Рассмотрим самый сложный способ сварки стальных труб – сварка труб неповоротным способом. Этот способ часто применяется при выполнении монтажа трубопровода. Основная операция, о которой пойдет речь – сварка неповоротного стыка снизу вверх с разделкой кромок.

• Подготовка стыков

Стыки подготавливаются с фаской под углом 60-70 градусов и притуплением кромок в зависимости от толщины электродов, обычно 2-2,5 мм.

Фото: shandor_gor / Freepik

Поверхность металла необходимо тщательно очистить от загрязнений, ржавчины и обезжирить.

• Выбор электродов

Для работы подходят сварочные стержни с низкой текучестью, такие как ЛБ-52 или УОНИ-13/55. Диаметр электродов обычно составляет 2-3 мм.

• Прихваточные соединения

Количество прихваток следует минимизировать, но их должно быть достаточно для надежной фиксации кромок труб. При сварке основного шва прихватки удаляются по мере приближения к ним дуги, чтобы избежать некачественных участков.

• Начало сварочного процесса

Сварку начинают с верхнего (потолочного) участка, затем переходят к вертикальной зоне и завершают в горизонтальном положении.

Шов формируют наплавлением участков в форме полумесяца, которые затем соединяют в верхней части трубы.

• Формирование корня шва

Данный элемент выполняется при минимальной силе тока и обратной полярности. Важно, чтобы электрод не «утонул».

• Обратный валик

Обязательный элемент соединения. Его толщина должна быть в пределах 0-2 мм, а структура – плотной и однородной по всей окружности стыка.

• Роль технологического отверстия

Для качественного формирования валика необходимо технологическое отверстие, представляющее собой шарик расплавленного металла, который двигается перед сварочной ванной.

Равномерность его распределения по стенкам стыка определяет прочность шва на 90 %.

• Создание замков

При сварке труб из высоколегированных сталей важно правильно выполнять замки. Если электрод заканчивается, необходимо зачистить конец предыдущего шва, затем разогреть новый инструмент на стыке и продолжить сварку от горячей точки.

• Зачистка корня шва

После завершения корня шва его следует тщательно очистить металлической щеткой от шлака и загрязнений. Это предотвращает образование пор при дальнейшей сварке и облицовке.

• Заполнение и облицовка шва

На завершающем этапе выполняется заполнение и облицовка.

Облицовочный шов должен быть плотным, с минимальной чешуйчатостью и без подрезов.

Часто задаваемые вопросы о способах сварки труб

Как выполняется сварка оцинкованных труб?

Для соединения оцинкованных труб применяется специальная технология, позволяющая сохранить целостность цинкового покрытия. На место стыка наносится флюс, который предотвращает выгорание поверхности. Под действием тепла цинк становится вязко-жидким, затем плавится, но не испаряется. Это обеспечивает защиту от коррозии после завершения сварки.

Важно обеспечить хорошую вентиляцию рабочего места, так как пары цинка могут вызвать серьёзные проблемы с дыхательной системой и привести к отравлению.

Как выбрать электроды для сварки труб?

При выборе электродов для сварки стальных труб следует учитывать их проверенное качество, так как от этого зависит прочность соединения.

Фото: bowonpat / Freepik

Рекомендуются следующие модели:

• УОНИ – обеспечивают качественный шов, требуют стабильной дуги и невысокой скорости сварки. Подходят как для профессионалов, так и для начинающих.
• АНО-21 и АНО-24 – работают на переменном токе, популярны для бытовой сварки благодаря доступной цене и надежному качеству шва.
• МР-3 – считаются оптимальным выбором для сварки стальных труб.
• LB-52U – японские электроды, хорошо зарекомендовавшие себя при сварке трубопроводов и металлических конструкций. Обеспечивают стабильную дугу и прочные, эстетичные швы.

Как производится сварка медных труб?

Способ сварки медных труб зависит от требований к герметичности шва и назначения трубопровода. Используются три основных метода. Электродуговая сварка с применением неплавящегося вольфрамового электрода и присадочной проволоки с раскислителями – наиболее эффективный способ. Контактная сварка подходит для соединения небольших труб, газовая – применяется для простых монтажных работ.

В качестве защитного газа часто используют азот, что делает процесс более экономичным. Для сварки тонкостенных труб предпочтительнее аргон.

Хотя отдельные процессы на производствах стали автоматическими, ручная сварка остается востребованной при работе с низколегированными и высоколегированными сталями. Здесь важны опыт, квалификация и внимательность сварщика. Оптимальный способ выбирается с учетом характеристик труб и условий эксплуатации.

Изображение в шапке статьи: olegdoroshin / Freepik